На рисунках представлены шариковые модели ДНК, где каждый атом обозначен шариком. Внутри спирали имеются бороздки: маленькая и большая. Через эти бороздки с ДНК взаимодействуют белки и распознают там последовательность нуклеотидов.
При нагревании ДНК водородные связи разрываются и нити в двойной спирали расплетаются. Процесс нагревания называется плавлением ДНК, при этом разрушаются связи между парами А-Т и Г-Ц.Чем больше в ДНК пар А-Т, тем менее прочно нити друг с другом связаны, тем легче ДНК расплавить. Переход из двухспиральной ДНК в одно-спиральную измеряется на спектрофотометрах по поглощению света при 260 нм. Температура плавления ДНК зависит от А-Т/Г-Ц состава и размера фрагмента молекулы. Ясно, что если фрагмент состоит из нескольких десятков нуклеотидов, то его гораздо легче расплавить, чем более длинные фрагменты.
У человека в гаплоидном геноме, то есть единичном наборе хромосом, 3 млрд. пар нуклеотидов, и их длина составляет 1,7 м, а клетка гораздо меньше, как вы догадываетесь. Для того, чтобы ДНК смогла в ней поместиться, она достаточно плотно свернута, и в эукариотической клетке свернуться ей помогают белки — гистоны. Гистоны имеют положительный заряд, а так как ДНК заряжена отрицательно, то гистоны обладают сродством к ДНК. Упакованная при помощи гистонов ДНК имеет вид бусин, называемых нуклеосомами. 200 пар нуклеотидов идет на одну нуклеосому, 146 пар накручиваются на гистоны, а остальные 54 висят в виде линкерных (связывающих нуклеосомы) ДНК. Это первый уровень компактизации ДНК. В хромосомах ДНК свернута еще несколько раз для того, чтобы образовались компактные структуры.
К нуклеиновым кислотам кроме ДНК относится также РНК. В клетке присутствуют разные типы РНК: рибосомные, матричные, транспортные. Существуют и другие виды РНК, о которых мы будем говорить позже. РНК синтезируется в виде одно-цепочечной молекулы, но отдельные ее участки входят в состав двуцепочечных спиралей. Для РНК также говорят о первичной структуре (последовательности нуклеотидов) и вторичной структуре (образование двуспиральных участков).
Липиды
В состав липидов входят жирные кислоты, имеющие длинные углероводородные цепи. Жирные кислоты гидрофобны, то есть не растворимы в воде.
ПРИРОДНЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ
Число атомов углерода ∙ Название ∙ Строение
12 ∙ Лауриновая кислота ∙ СН3(СН2)10СООН
14∙ Мирнетиновая кислота ∙ СН3(СН2)12СООН
16 ∙ Пальмитиновая кислота ∙ СН3(СН2)14СООН
18 ∙ Стеариновая кислота ∙ СН3(СН2)16СООН
20 ∙ Арахиновая кислота ∙ СН3(СН2)18СООН
24 ∙ Лигноцериновая кислота ∙ СН3(СН2)22СООН
16 ∙ Пальмитоленновая кислота ∙ СН3(СН2)5СН = СН(СН2)7СООН
18 ∙ Олеиновая кислота ∙ СН3(СН2)7СН = СН(СН2)7СООН
18 ∙ Линолевая кислота ∙ СН3(СН2)4СН = СНСН2СН = СН-(СН2)7СООН
18 ∙ Линоленовая кислота ∙ СН3СН2(СН=СНСН2)2СН = СН-(СН2)7СООН
20 ∙ Арахидоновая кислота ∙ СН3(СН2)4(СН=СНСН2)3СН = СН-(СН2)3СООН
Липиды представляют собой соединения жирных кислот с глицерином (эфиры) Например, на рисунке изображен лецитин.
В клетке важную роль играют липиды, в которых к глицерину присоединен остаток фосфорной кислоты и 2 жирных кислоты. Они называются фосфолипидами. Молекулы фосфолипидов имеют полярную (то есть гидрофильную, хорошо растворимую) группу на одном конце молекулы и длинный гидрофобный хвост. К фосфолипидам относится фосфатидилхолин.
В водном растворе фосфолипиды образуют мицеллы, в которых молекулы обращены полярными "головами" наружу, в сторону воды, а гидрофобные "хвосты" оказываются внутри мицеллы, спрятанными от воды. Клеточную мембрану также липиды с полярными "головами", которые обращены наружу по обе стороны мембраны, а гидрофобные "хвосты" находятся внутри липидного бислоя.
Более подробно со строением липидов можно познакомиться в учебнике Макеева.